プロが教えるわが家の防犯対策術!

そもそも電池直列では、何個繋いでも電流は、1.2~1.5Aくらいしか出力できないはずですよね。

しかし一般の5V~18V仕様くらいの電動ドライバーの電池パックには、10A~20Aくらいの突入電流に対する大電流がとり出せる仕組みがあると聞きますが、それは本当のことなのでしょうか。

もしほんとなら、具体的にはどういった図式なのですか。

また20Aも流した場合、なぜに、レバースイッチの機構は壊れないのですか。 レバースイッチって、電子部品のものとは形は異なりますけど、可変抵抗と同じ仕組みですよね。? 


ちなみに写真は、POWER MOSとかってもので、働きは良く分からなかったのですが(←教えて頂けますと助かります。)、レバースイッチの外側にアルミ板と固定されていたものです。データーシートからは、大電流には強そうですけど、電圧は20Vまでならば大丈夫かなって思えています。

宜しくお願い致します。

「充電式インパクトドライバー 電池パックの」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • これまでの質問や回答などから考えてみた事ですが・・
    充電式ドライバーの電池(1.2Vが10個直列)は、実は昇圧されて電力供給できるような回路が組まれているのではないかと思ってまして

    或いはスイッチレバー(モータードライバーモジュール部)には、電流を増幅できる回路も組まれているのではないかと思ってまして

    規定電圧電流を直接、モーター端子に電力供給してみても、回転を始めませんから、回転し始める際のトルクを得る秘密が分からないので質問していましたが。

    だとしますと電池パックの取り付け端子から、定格電流1.5A以上の、例えば10Aや20Aの電流を流すとモータードライバーは故障する可能性がありますよね。? 感電の可能性なんかも

      補足日時:2015/04/09 03:28
  • 古いトランスを使い、ブリッジでDC変換後、コンデンサー付けて整流すると、40Vとれまして、これで、定電圧/定電流コンバーターを経由し、動作テストしてみました。

    結果は、出力側を30V弱、トランスの関係で電流は3Aくらいで、そこそこトルクも復活してくれて、LAWギャでは、(木材に長いネジ釘を締め込める)ています。Hiでトルク不足気味なので、恐らくフルパワーの5~7割程度だと思いますが・・

    電圧降下が5V近くあります。電流も終始不安定な感じ。コンバーターの限界まで試してみましたけど、メーカースペック的な電圧・電流ははっきりしなかった。

    充電値は既に手元に無いのですが(汗;)、規定電圧/電流で正常動作しないのは、やはりトリガーのスイッチ機構内の POWER MOS かICの故障を疑うべきなのかなあって~。電圧・電流はそのまま通過させている現状です。

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2015/04/11 09:27
  • ご回答くださいました皆様、ありがとう御座いました。
    配線をすべて太くし、端子をハンダ付けしてみた結果、新しく入手した100W級のSW電源で、これまでのテストが嘘かのように正常に動作です。※間に出力電圧と出力電流の調整用にDC-DCコンバーターは入れてます。

    今回、設定電圧は17V付近(※5Vの電圧降下があるので)で十分そうで、現実30V付近までは上げられそうにありませんでしたのと、電流値も、規定1.5Aに、ロス分だけ上乗せして設定すれば十分そうです。で、18W~20Wくらいで機能してくれてます。 

    あと電流値ですけど、限度超えると不調に陥るのかも知れません。保護機能なのか、原因はまだ分かりませんが、3A付近以上開けませんでした。

    ということで、トルク不足で止まるなどは、おそらく、電圧と電流の設定が適切でなかったのと、電源や配線が原因だったのだと思います。

      補足日時:2015/04/18 19:54

A 回答 (10件)

根本的な基礎知識が欠落しているためにおかしな質問になっているのでは?


電流と電圧、抵抗の考え方が欠落しています。
>例えば10Aや20Aの電流を流すとモータードライバーは故障する可能性がありますよね。? 感電の可能性なんかも
 確かに人体にそんな電流流すと死にますが、その電池の両端を持ったって決してそんな電流は流れません。50V程度までだったら感電はしない--人体の電気抵抗は結構大きい。逆に数万ボルトだったら数マイクロアンペアでもショックを受けるでしょう。
>規定電圧電流を直接、モーター端子に電力供給してみても、回転を始めませんから、
 いいえ電池を直接モーターに接続すると回転するはずです。電流と言う言葉がここで出てくるのはおかしい。--あくまで電圧と抵抗に依存するものですから
 もし、それで回らない機器があるとしたら、それはインバーターで高電圧【電流ではない】を使用するものでしょう。--電圧を上げると電流値は反比例して小さくなりますから、電線が細くてすむし回路での損失も少なくなる。
 貴方が写真で示されているものはそのようには見えません。

>電池直列では、何個繋いでも電流は、1.2~1.5Aくらいしか出力できないはずですよね。
 電池を等価回路で現すと --(理想)電池--(内部)抵抗-- ですが、電池を流れる電流は 理想電池の電圧と外部抵抗と内部抵抗を加えた抵抗で決まります。I = E/R オームの法則
 外部抵抗が同じでしたら、
電流 I = n×E / (R + nr) n:電池の個数、r:内部抵抗 R:外部抵抗、E:電池の起電力
 電流は増えます。「何個繋いでも電流は、1.2~1.5Aくらいしか出力できないはずですよね。」ではありません。
 もしそうなら、14Vの工具で 2A だと、28Wしか取り出せない・・・そんな事はありませんね。ドライバーなどでしたら、瞬間的には5A程度まで流れることもあります。

 充電工具に使われているモーターは永久磁石界磁形整流子電動機( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B8%E4%B9%85 … )ですから、電源電圧によって回転数・出力を可変することができます。

 速度調整は、単純な電圧をコントロールする回路で、その電圧を設定するために可変抵抗を入力として出力電圧を調整しているだけです。真空管が発明された当時からある古い回路。
 出力に平行に電圧を分割する抵抗を置き、その抵抗の両端の電圧と、可変抵抗で示された基準電圧を比較して、誤差増幅回路で回路自体の内部抵抗を変化させているだけです。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
定格28Wの工具で、2A回路に、5A流れるというのは、電源のOUT側が、モーターが回転した際の戻り電流で膨張しているという事なのでしょうか。

今使用しているコンバーターは、OUT電圧と通過させる電流値の設定が出来るのですが、13.5V時に1.5Aに設定していても、電圧を上げてゆくと表示されている電流値も少し上昇しているようでして、前回曖昧・不安定だったので、テスターで計測はしていませんが、昇圧の最終段階で、コンバーター自体は、60Wを表示していましたから、3A表示されていても、実際には2A以下しか流れていなかった可能もなくはないんですょ。

そもそもトルクが蘇った感じだったのは、大容量トランスに電源を変えてからですけど、電圧はテスター計測で39Vありましたが、正確な電流値が不明で、真ん中GNDの3線式なので、3A物と思ってても、もしかしたら、方相からは、1.5Aしか出力されていない可能性も考えてました。

なのでトルクが得られていたのかなぁと~

トリガー部に20.1Aって刻印てあっても、パソコンの電源ユニット20Aですけど、握ると落ちるので動かせなかった事も過去あります。


あとモーターといっても、チャックもギアーもありますから、電源きてないとき、手で回しても、結、構、負荷重いですよね~。モーターだけにすれば12Vでも動くかなぁとは思ってますけど、バラバラ事件、とてもメンドクサイ事になりますから、まだ試めせていないです。

感電は、個人差や流れ方なども関係してるはずですけど、それくらい問題ないっていうのは、言葉的に変に思えています。漏電で感電死するような事も昭和の早いころは多かったでは?

お礼日時:2015/04/15 13:12

多分、「増幅」の意味が分かっていないのと、電圧と電流の理解がごちゃ混ぜになっているのだと思います。



高い電圧をかけないと動かないのは、電源の内部抵抗が大きいからではありませんか?
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
電源に直接つなげば良いんでしょうけど、直接は、以前いろんな電源でテスト済みで、良い結果ではありませんでしたので、今回は改めてはやりません。

ドロップ幅はコンバーターが1.5V(LEDを搭載しているので)、ドリルの回転負荷によるものが、3.5Vくらいだと思います。

増幅の意味は分かりませんが、元電流が大きいものをゲートで絞っておいて開閉してゆくものとは理解していませんで、例えば単三電池1個からA1200mAとかを超える電流を作り出すというような事だと考えています。けど実際トランジスタの回路はやった事がなくて、開閉しているのか、本当に増幅しているのは確かめられてない現状。 しかし昇圧のほうは、オークションとかでもキットが売られてますし、それを使えばACアダプターの元電圧を何倍かに高くできますものね。

お礼日時:2015/04/15 03:22

>ならば充電用のバッテリーは、そこで何倍かに昇圧か増幅かして出力しているということろで落ち着いてまして、そうでなければ、現実的に12V・1.5Aでは正常に動いてくれなかったから、・・これまでの結果からです。



何度も書きますが、「昇圧」はしていません、

>12V・1.5Aでは正常に動いてくれなかったから

12Vの電圧が低いのではなく1.5AというACアダプターの容量が少ないだけでは?
12V/1.5AのACアダプタに電動ドライバーを繋ぐと、電圧が12Vより下がってしまうため動かないのです。

わざわざ昇圧して40Vとかにすると動いたというのは、電源の容量が不足しており、電源の内部抵抗で電圧が下がって12V付近まで何とか落ちたからでは?

12V20Aくらいの電源なら動くはずです。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
・・バッテリー側では昇圧はしていなくて、12Vをそのまま、トリガー部へ出力しているという事ですよね。

で、その代わりに、トリガー部で、20Aくらいまで、増幅しているという事ですよね。? それともトリガー部ではなくてバッテリー側で20Aまで増幅しているということなのでしょうか。?

昇圧か増幅ほしないと、規定電圧では正常に機能してくれないのです。

今のテスト環境では、かなり電圧ドロップしています。スイッチレバーを握りこむと5Vくらい設定値が下ります。ですので新品のバッテリー電圧の13.5Vを想定し、これに+5Vして、18.5Vをスタートラインとして設定し、30V付近まで変化させてみてたのですが・・

お礼日時:2015/04/14 07:48

No.6です。



どの部分を勘違いされているのか見当がつかないので申し訳ないのですが、
MOSFETによる「増幅」というのは、水道の蛇口を開けたり締めたりする動作のことを言います。レバースイッチで蛇口の開き具合を調節します。
水道管の元にはバッテリーがつながっているだけです。
バッテリーの能力以上の仕事はできません。
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この回答へのお礼

回答ありがとう御座います。
そこなんですよね。トランジスターによる増幅を勉強する上で、不思議に思う事は・・

コンセント元のACアダプター部の定格出力(12V・1.5A)は、最大出力なので変わりませんが、昇圧コンバーターを後ろに繋げば、そこから下流では、24Vや36Vへ昇圧できるという事、電流値は、1.5Aそのまま流すものが多そうですけど、トランジスタによる昇圧は、この1.5Aを何倍かにすることが出来るんだって考えてまして・・

ですので、power MOSFET は大きな電流を取り扱えるトランジスターだとずっと思ってまして

もしかして、わたしは不思議な事を言ってるのでしょうか(汗;)。

・・本題に戻りますけど、本来の機能として、トリガー部では電流の増幅はしていないということになれば、ボリューム抵抗のような単なる開閉スイッチだと言うことですよね。 

ならば充電用のバッテリーは、そこで何倍かに昇圧か増幅かして出力しているということろで落ち着いてまして、そうでなければ、現実的に12V・1.5Aでは正常に動いてくれなかったから、・・これまでの結果からです。

思い出しましたが、過去、PC電源に繋いだ際は、12Vで20A流れていたと思いますが、一瞬で元電源が落ちてました。入れなおしても同じ事の繰り返しでした。これもいまだに理由が分かってません。

お礼日時:2015/04/14 04:00

何か勘違いされているようなのですが、MOSFETが80Aまで流せるといっても実際に80A流れるわけではありませんよ。



MOSFETが80Aまで流せる通路を開くだけです。
それにバッテリーの電圧を超える電圧はモーターにはかかりませんし、トランスで昇圧などしていません。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
私の身の回りで身近なもので車のバッテリーとか大容量電源以外では、20A以上は得る事もできないという意味です。すみません。

POWER MOSFETを使用する回路って増幅もできますよね。
よくは分かりませんが、回路しだいでは、昇圧や降圧も出来るのでしょうか。

いろいろと電源は試してみましたが12V時でも、回転はしましたが、使用できるだけのトルクは得られませんでした。10Aくらいまでは試してますが、直接、電力をモーターに繋いでも12Vでは回転する事はありませんでした。

トランス高圧なので、今回、壊れてもいいやって事で、自分で電力用に用意したものでした。 トランス定格の電圧と元電流を流しているだけですで増幅はしてません(3Aものです)。 30V超える電圧があるので、ACアダプターよりはパワフルな感じありましたが、電流値は低いのですけど、電圧を高く取れるからだと思ってますけど・・これも勘違いなのでしょうか。

お礼日時:2015/04/13 14:26

No.4です。



レバースイッチの可変抵抗自体には終始、測定できないほどの小さな電流しか流れていないはずです。レバースイッチとモーターは、直接には繋がっていないからです。

要するにレバースイッチの可変抵抗でMOSFETへの指令となる電圧を決め、指令を受けたMOSFETがモーターの電流を制御しているのです。

MOSFETへの指令の出し方は2通りあります。

1つめはMOSFETのエンハンスメント特性を利用する方法です。
MOSFETは、ゲート-ソース間電圧に比例した電流を流す動作領域があります。
レバースイッチの可変抵抗で電圧を分圧しゲートへ指示を出します。
指示を受けたMOSFETはその電圧に応じて、モーターがつながっているドレイン-ソース間の蛇口を開きます。蛇口の開度によってモーターに流れる電流が変わります。

2つ目はPWM制御を使う方法です。
レバースイッチの押し具合でパルス幅を決め、MOSFETでモーターをパルス制御します。
この場合、MOSFETはON、OFFの2通りの動作しかしませんが、レバースイッチの指令で、ONの時間とOFFの時間の比率(デューティー比)を決めて小刻みにモーターをON、OFFします。ONの時間を長くOFFの時間を短くするとトータルではモーターが速く回り、逆の比率にするとゆっくり回ります。

そのMOSFETのデータシートを見ると最大80A、瞬時だと390Aまで流せるようです。
残りは電池の性能次第ということになります。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
トランジスタによる増幅もチャレンジしようと考えてたので、1と2はなんとなくですが、分かりますけど、ICなどの書き込みも出来ないし、直ちに自分で組めるよなものではありませんけど・・

やはり入力電流が大き過ぎた為に、増幅の都合上、MOSFETかもしれないし、ICあたりかも知れないし、何処が故障しているという事になりますかね。でも入力電圧を本来必要な定格付近まで上げてやると、とりあえず動く事は動くという事、現実・・

80Aは家庭用電源で得られるはずありませんから、やはりトリガ内で増幅しているんですよね。瞬間というまは多分短絡とかショートとかの対策でしょうか。丈夫なつくりです。

先行して、MOSFET交換してみようかとパーツ見つけていたのですが

・・また当分先延ばしになりそうです。今回は、少し前進できました。電源とコンバーター入手できましたら、また改めて、ご質問するかも知れません。回答の皆様に感謝です。

お礼日時:2015/04/13 11:11

殆どの素子は最大定格電流の値がデータシートに載っていますが、一瞬でも超えてはいけない電流ではありません。


時間も考慮しないといけないのです。例えば最大定格電流10mAのLEDであっても一瞬であれば200mA流しても壊れません。
身近なものでは家電のリモコンの赤外線LEDです。これには定格の10倍以上の電流をながす設計になっています。
リモコンの赤外線LEDは断続的にパルスで点灯するため、10倍の電流を流しても壊れないのです。

ただし、絶対最大定格電流の値は一瞬でも超えてはいけません。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
パルス信号ですと、負荷的には10倍に届いてないのかも知れませんけど、キットで売られているトランジスタとインダクターとかで電池1個か2個で点灯させるパーツとかありますけど、低電圧でも電流増やせば、定格内ならば、モノによっては動く事はあるのかも知れませんよね。リモコンですと長くても何分もは押し続けないですしね。

定格を超えない範囲で、電圧を上げると電流を下げないといけないし、電流を上げると電流を下げないといけないという事は分かるのですが、電流による破壊点も電圧に応じてあると思いますし、電圧による破壊点も電流値に応じてあると思います。素人なので、記載やデーターシートが読みづらいと超える事も有得る現状ですけど、壊れるか、怪我するか、・・こうみょうがあれば良いのですが・・(汗;) 

今テストしている12V仕様の充電式ドリルドライバーのトリガー部は、60V・20.1Aくらいかなぁって予測してます。現実、電圧も電流も半分までも届かないのですが、バッテリー定格からは2倍以上越えてますから、危険感や緊張感あります。あとモーター部は、下はトルク、上は音に聞くしかない現状です。電流制御(増幅)できるモータードライバーがあれば多少はやり易いのですが、・・限界です。

お礼日時:2015/04/12 12:32

>充電式ドライバーの電池(1.2Vが10個直列)は、実は昇圧されて電力供給できるような回路が組まれているのではないかと思ってまして


●電池は1セルが1.2Vで、10セルだと12Vとなりますが、それだけです。電池には昇圧するような仕組みはありません。

>或いはスイッチレバー(モータードライバーモジュール部)には、電流を増幅できる回路も組まれているのではないかと思ってまして
●いえ、何もないです。

>規定電圧電流を直接、モーター端子に電力供給してみても、回転を始めませんから、回転し始める際のトルクを得る秘密が分からないので質問していましたが。
●モーターはバッテリーに単純につなげば回転するはずなのですが、回転方向切替スイッチをどちらかに倒してやってみましたか? 中立だと回転しませんので(インパクトドライバーですよね?)。

>だとしますと電池パックの取り付け端子から、定格電流1.5A以上の、例えば10Aや20Aの電流を流すとモータードライバーは故障する可能性がありますよね。? 感電の可能性なんかも
●いいえ、瞬時に始動電流が流れるのは普通のことです。
感電はありえません。仮にモーターに過大電流が流れたとしても過大電流と感電とは関係ないし、直流12Vの両端に触ってもピリッとした電撃さえ感じません。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
トルクが得られないのは、過電流を流したために、power MOSFETが故障しているからではないかと今思いついてまして。power MOSFETは単なるスイッチに使うよりは、増幅用途に用いれば、重たいモーターを回す力も得られるのではないかと予測しました。

訂正です。インパクトは壊れていませんので、トルクが出なくなてるのは充電式のドリルドライバーのほうですけど、直接、モーター端子に、電力供給した際は、ハイとローの切り替えがギヤの所にあるだけなのですが、これは問題ないです。

回らないのは、回すだけのトルクが得られていない事が原因のようで、モーターでなければ、スイッチ機構という事でしょうか。ただ、どう壊れているのかも症状からでも分かりません。スイッチレバー(モータードライバーモジュール)内部の何かが損傷したのか、power MOSFETが損傷したのかも分からない現状なのです。

他の方の記述では、充電池ユニット内の電池を取り外し、その端子に、直接、ACアダプターなどから、規定電力を加え、本体にセットすると、当たり前のように動作すると言うものがありましたから、やはりその辺りにも秘密があるのかなぁと思う分けです(昇圧の件)。

12V仕様でも、AC100V電源仕様 100~200W前後くらいのパワーがありそうですので、12V・1.5Aの電力そのままでは到底出せるトルクではないように思え、そう考えた分けですけど。

しかし、スイッチレバーのところは、破壊しないと分解できそうにないので、今のところそれ以上は、壊れている箇所さえも、何も確かめられていない分けでして、同じような事した方のご意見を聞かせて頂ければ参考になるかなぁと思い質問していましたが・・、とんだことで、同じ事を何度も申し分けありませんです。


感電に関しては、絶縁抵抗が高かそうなのと、最近パワフルなモノが多そうなのでそう思いましたけど車やバイクのタイヤもはずせるようなもの、分解していると、微電流でも感電死する事がありますから、そう記述しました。

お礼日時:2015/04/09 10:42

>大容量の電源や車用の20Aのバッテリーを接続したとしますと、瞬時ではなくて常時になりますよね。

スイッチレバーは、その常時電流値に耐えられるのでしょうか。
●瞬時と定格電流とは別の話。瞬時は火花による接点欠けなどを考慮しますが、定格電流の場合は接触抵抗と絶縁体の熱による劣化を考慮しなければならないのです。
20Aのバッテリーを接続したとしても、20A流すのかどうかが問題です。
(20Aのバッテリーって意味不明ですが、流せるということなのでしょうね)。

>バッテリー電流を一時的に増幅しているのか、或いはスイッチレバー始動時に、昇圧できるように作られているのかなって思っていたのですけど。
●そんなことはやってませんし、できません。

>スイッチ内部で始動時のみ、電流を増幅していると考えるほうが妥当なのでしょうかね。?!
●いいえ、やってません。

何を不思議がっておられるのか、もうひとつはっきり理解できていなくて申し訳ない。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
20Aは車のバッテリーですけど、回答記述が何個かあったので例にしましたが、まだ試してはないです。うちのは軽ですから10Aくらいでしょうか? シガー経由の電力供給は試してます。


電圧はやや上げてますが、モータの端子に直接、規定電流を流してみたのですが、ピックとするだけで全く回転してくれませんでした。ドライバービット部のトルクギヤ負荷が重た過ぎるせいだと思いますけど、スイッチレバー下のバッテリー端子からならかなり良い感じで回転はするものの、トルク不足気味で、ドライバーやドリルには使えないレベルだったのです。

何かやはり、バッテリーか、スイッチレバーかに、隠された秘密があるに違いないと、思ってみたのですけど・・、充電式ドライバーには、増幅や昇圧のような特別な回路は含まれていないという事なのですね~。


ホビールーターとかのモーターなら普通に動いてくれて制御も出来るのですが・・、トルクの強いタイプの充電しなくなった古い電動ドライバーの再利用で、ボール盤を自作してみたくて模索していたのですが・・、思うように動かせないでいました。

今後は、感電しないように、20V付近まで昇圧してみようとなと思っています。

お礼日時:2015/04/08 21:25

モーターが負荷なら突入電流は存在します(始動装置がない限り)。


モーター回り始めると電機子反作用による逆起電力によって電流が流れにくくなりますが、それまでは始動電流が流れるからです。

しかし、これは一瞬のこと。
スイッチのことを心配されているようですが、当然ながらその電流に耐えるように設計されているだけのことです。
瞬時20Aくらいどうってことないです。
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この回答へのお礼

回答有難う御座います。
大容量の電源や車用の20Aのバッテリーを接続したとしますと、瞬時ではなくて常時になりますよね。
スイッチレバーは、その常時電流値に耐えられるのでしょうか。

規定電圧は12Vなので、13.5Vくらいまでは大丈夫だろうと安易な気持ちでしたが、電流値を1.5A以下に固定したまま、電圧(15V強まで)を少しずつ上げてみたのですが、回転は安定し、トルクもそこそこ出てきたものの、やはり純正のバッテリー使用時のような性能には及びませんでした。ただケーブルを電動工具用の太いものと交換すると更にコンディションが向上してくれていたようですが・・

考えますに、バッテリー電流を一時的に増幅しているのか、或いはスイッチレバー始動時に、昇圧できるように作られているのかなって思っていたのですけど。

スイッチレバーの刻印には、20Aという記載はありまくしたから、「もしかしてだけどぉ~♪」←死活ネタお借りしますが・・、バッテリには秘密は無くて、スイッチ内部で始動時のみ、電流を増幅していると考えるほうが妥当なのでしょうかね。?!

だとしますと、ますますどういった回路が使われてるのか知りたく思いまして、やはり写真のpowerMOFなのかなぁ~と思案が続いていたのでした。

検索しているとAC100Vでは動作させられないなんて記載がありましたけど、ダイオードブリッジと600Vコンデンサーなとで整流すれば、もしかして動くのかなぁなんて思ったり、いろいろと検討してました。

お礼日時:2015/04/08 11:54

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